اختصاصی بسپار/ نانوپوشش ­ها در سازه ­های مدرن

بسپار/ ایران پلیمر در این گزارش به بررسی و مرور بازار نانوپوشش­ها، انواع مختلف آن­ها، موانع و نیرومحرک­های توسعه و کاربردهای آن پرداخته شده است. پیشرفت­های جدید در زمینه نانوفناوری، نانوپوشش را تبدیل به موادی با کارایی بالا کرده که می­توان ساختار و خواص آنها را بر اساس معیارهای عملکردی خاص زیست­محیطی طراحی کرد. نانوپوشش­ها ویژگی های منحصر به فرد قابل توجهی را در مقایسه با مواد پوششی صنعت ساخت و ساز معمولی ارائه می دهند. برنامه های بزرگ دولت برای راه اندازی مسکن و زیرساخت­ های جدید جاده ای و هم­چنین پروژه های توسعه قطب شمال و تضمین امنیت ملی منجر به افزایش تقاضا برای مصالح ساختمانی کارآمدتر و خلاقانه تر، از جمله نانوپوشش­ها شده است.

صنعت مصالح ساختمانی و ساخت و ساز، با انقلاب صنعتی قرن بیست و یکم مواجه شد. روندهای جدید، روش های جدید آزمایش‌ها و تحقیقات در حال تبدیل شدن به زیربنایی برای ایجاد محصولات و فرآیندهای با فناوری پیشرفته است که با شاخص اطمینان بالا، این ابرمواد توسعه و موج ششم آغاز شده است.

در کنار اسناد اتحادیه بین‌المللی آزمایشگاه‌ها و کارشناسان مواد، سامانه‌ها و سازه‌های ساختمانی (RILEM) که توسط TC 197-NCM تهیه شده است، جایگاه ویژه‌ای در میان محصولات با فناوری بالا توسط پوشش‌های کاربردی اشغال شده است که خواص مواد را چندین برابر افزایش می‌دهند.  به عنوان مثال، اتصالات نوری و حرارتی مناسب، دوام، خواص سایشی، مقاومت در برابر نوردهی های مختلف، خود تمیز شوندگی و جلوگیری از رنگ آمیزی دیوارها و غیره.

مطابق استاندارد ISO 4618:2014، لغت پوشش به معنای لایه­های تشکیل شده از یک یا چند مرتبه اعمال ماده پوششی بر روی زیرایند است. ماده پوششی محصولی است در حالت مایع، خمیری یا پودری که هنگام استفاده بر روی زیرایند، لایه‌ای را تشکیل می‌دهد که دارای خواص محافظتی، تزئینی و/یا سایر ویژگی‌های خاص است. در این حالت، نانوپوشش را می‌توان به‌عنوان پوششی تعیین کرد که یا دارای ضخامت نانو است یا شامل فاز دوم ذرات نانو اندازه است که در ماتریس پراکنده شده‌اند.

بر اساس متون علمی و تحلیلی، پوشرنگ ها جزئی از پوشش ها هستند. مطابقGOST 9.072-2017،  پوشرنگ یک پوشش پیوسته که در نتیجه اعمال یک یا چند لایه از مواد رنگ بر روی سطح رنگ شده تشکیل می شود، و نانوپوشش، پوششی با لایه های خشک شده با ضخامت از 1 تا 10 نانومتر می باشد.

بنابراین، با جمع بندی موارد فوق، می توان گفت که نانوپوشش ها به دلیل ماهیت خود، معمولاً در لایه های بسیار نازکی از مواد شیمیایی (پلیمرها، فلزات، کامپوزیت ها و غیره) قرار می گیرند که برای افزودن ویژگی های شیمیایی یا فیزیکی خاص به بستر استفاده می شود. خواصی از قبیل: آبگریزی و/یا چربی­گریزی، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و خراش، سختی، روانکاری، شفافیت، انعطاف پذیری و غیره.

بازار نانوپوشش ­ها: محرک­ها و موانع

طبق پیش‌بینی‌ها، با نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) 18.4 درصد ، تا سال 2027 ارزش بازار نانوپوشش به 22.96 میلیارد دلار خواهد رسید. بازار نانوپوشش به دلیل افزایش تقاضا در زمینه هایی مانند مراقبت های بهداشتی، مهندسی خودرو، مصالح ساختمانی و ساخت و ساز، الکترونیک، کشتی سازی، صنعت برق، تصفیه آب و بسته بندی به طور چشمگیری در حال رشد است.

به دلیل ویژگی‌های ذاتی در سطح نانو، نانوپوشش ­ها معمولاً چند منظوره هستند و یک یا چندین ویژگی زیر را نشان می‌دهند: خود ترمیم شوندگی، خود تمیز شوندگی، عملکرد ضد باکتری و ضد ویروس، فعالیت کاتالیزوری، ویژگی آنتی استاتیک، حسگر و غیره. نانو پوشش­های نوین دارای حافظه بوده، به اثر انگشت حساس هستند و همچنین از نظر انرژی کارآمد هستند.

نانوپوشش ها در برابر تغییرات دما مقاومت می کنند، به همین دلیل است که کاربرد آنها در محصولات و ساختارهای در معرض افت دما و آب و هوای شدید به سرعت در حال افزایش است: کاشی و سرامیک، پنجره های شیشه ای، مخازن ذخیره برودتی و غیره.

نانوپوشش‌های ضدشعله با استفاده از هیدروکسیدهای دوگانه منیزیم-آلومینیوم (LDHs)، نانودی‌اکسید تیتانیوم (TiO₂) و نانو دی‌اکسید سیلیکا (SiO₂) به دست می‌آیند.

پوشش‌های نانو توانایی ایجاد لایه شفاف و بی‌رنگی دارند که با چشم قابل رویت نیستند. این ویژگی، ظاهری زیبا را به همراه حفظ براقیت و شفافیت طبیعی ارائه می‌دهد. علاوه بر این، روی محصولات دارای پوشش­های نانو، گرد و غبار جمع نمی‌شود. در موارد نادری که آلودگی‌های خارجی مانند گرد و خاک به سطح چسبیده‌اند، می‌توانند به راحتی با شستشو تمیز شوند.

پوشش‌های نانو دارای عملکرد محافظتی در برابر نور فرابنفش (UV) بوده و در برابر سایش مقاوم هستند. این ویژگی به طور قابل توجهی عمر مفید محصولات را افزایش می‌دهد و آنها را برای حفظ سطوح رنگ‌آمیزی شده، ایده‌آل می‌کند. نانوذرات دی‌اکسید سیلیکا (SiO₂)، دی‌اکسید تیتانیوم (TiO₂)، دی‌اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) و دی‌اکسید زیرکونیوم (ZrO₂) به طور وسیعی برای افزایش سختی و ویژگی‌های مکانیکی پوشش‌ها استفاده می‌شوند، که به افزایش مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خط و خراش کمک می‌کند. یکی از زمینه‌های کاربردی آن‌ها حفظ ظاهر سطوح و دوام کف­پوش‌ها یا شیشه‌های پنجره است.

مترجم: مهندس معصومه کاویانی دارانی، دانشجوی دکتری مهندسی رنگ، پژوهشگاه رنگ

(ادامه دارد …)

متن کامل این مقاله را در شماره 253 دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در پایان آبان ماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.